СИСТЕМА ВИБРОИЗОЛЯЦИИ КОЧЕТОВА Российский патент 2017 года по МПК F16F15/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для виброизоляции технологического оборудования со смещенным центром масс, например станки токарной группы, ткацкие станки, платформы вентиляционных агрегатов и др.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является пружинный виброизолятор с маятниковым подвесом по патенту РФ №2269699 (прототип), содержащий винтовую цилиндрическую пружину, нижний торец которой опирается на верхний фланец корпуса и взаимодействующую с маятниковым механизмом, который выполнен в виде резьбового стержня с гайками на концах и опорными шайбами, опирающимися на резиновые упругие элементы, выполняющие функции упругого шарнира, причем верхний резиновый упругий элемент расположен между верхним фланцем пружины и опорной шайбой, а нижний - между опорной шайбой и плитой, на которой крепится виброизолируемое оборудование.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.

Технический результат - повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме.

Это достигается тем, что в системе виброизоляции, содержащей, по крайней мере, четыре виброизолятора, установленных на основании и жестко связанных посредством болтов с опорной платформой для установки виброизолируемого оборудования, причем каждый из виброизоляторов состоит из основания и маятникового подвеса, выполненного в виде резьбовой шпильки, соединенной одним концом с опорным рычагом для крепления виброизолируемого оборудования, а другим - с упорной шайбой и гайкой, связанной со втулкой, соединенной с кольцом, в которую упирается верхний фланец упругого элемента, помещенного в защитный кожух, а основание каждого из виброизоляторов выполнено коробчатым, включающим в себя горизонтальные опорные пластины, связанные вертикальными перегородками, каждый из упругих элементов виброизолятора выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, а зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, демпфер выполнен встроенным в упругие элементы системы и расположен осесимметрично и коаксиально внутри пружинных элементов, между опорными кольцами для фиксации концов пружин, при этом демпфер выполнен в виде гильзы, внутри которой с зазором расположен поршень с винтовыми канавками на его поверхности, а поршень соединен с осесимметричным ему штоком, установленном в крышке гильзы, в которой закреплена уплотнительная манжета, охватывающая шток, при этом надпоршневые и подпоршневые полости демпфера заполнены антифрикционной смазкой, а во втулке маятникового подвеса, коаксиально и осесимметрично стержню, установлена втулка из эластомера, например полиуретана.

На фиг. 1 представлена общая компоновочная схема предлагаемой виброизолирующей системы, на фиг. 2 - фронтальный разрез виброизолятора, на фиг. 3 - фронтальный разрез пружины, на фиг. 4 - фронтальный разрез встроенного демпфера, расположенного внутри пружины.

Система виброизоляции (фиг. 1) содержит, по крайней мере, четыре виброизолятора 4, установленных на основании 1 и жестко связанных посредством болтов 5 с опорной платформой 3 для установки виброизолируемого оборудования 2. Каждый из виброизоляторов выполнен в виде упругого элемента 6 и маятникового подвеса 7.

Каждый из виброизоляторов 4 (фиг. 2) состоит из основания и маятникового подвеса 7, выполненного в виде резьбовой шпильки 11, соединенной одним концом с опорным рычагом 8 для крепления виброизолируемого оборудования 2, а другим - с упорной шайбой 12 и гайкой 10, связанной со втулкой 13, соединенной с кольцом 14, в которую упирается верхний фланец упругого элемента 9, помещенного в защитный кожух 15. Во втулке 13 коаксиально и осесимметрично стержню 11 установлена втулка 17 из эластомера, например полиуретана.

Основание каждого из виброизоляторов выполнено коробчатым, включающим в себя горизонтальные опорные пластины 16 и 18, связанные вертикальными перегородками.

Каждый из упругих элементов 9 виброизолятора выполнен в виде пружины со встроенным демпфером.

Пружина со встроенным демпфером содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 21 и 22 со встречно направленными концами 24 и 23 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 19 и 20 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.

Первая часть винтовой пружины 21 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 22 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 24 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 23, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 20, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).

В полости второй части 22 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 21 пружины, зазоры 25 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 21 и 22 пружины.

Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 25 сегментного профиля контактирующих частей 21 и 22 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 23 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (на чертеже не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 25 сегментного профиля контактирующих частей 21 и 22 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».

Возможен вариант, когда каждый из упругих пружинных элементов виброизолятора выполнен со встроенным демпфером (фиг. 4), расположенным осесимметрично и коаксиально внутри пружинных элементов, между опорными кольцами 19 и 20 для фиксации концов пружин, при этом демпфер выполнен в виде гильзы 27, внутри которой с зазором расположен поршень 31 с винтовыми канавками 32 на его поверхности. Поршень соединен с осесимметричным ему штоком 28, установленным в крышке 29 гильзы 27, в которой закреплена уплотнительная манжета 30, охватывающая шток 28. Надпоршневые и подпоршневые полости демпфера заполнены антифрикционной смазкой, движущейся по канавкам 32 поршня 31, создавая демпфирующий эффект рассеивания колебательной энергии за счет трения смазки о винтовые канавки поршня, а уплотнительная манжета 30 служит для предотвращения утечки антифрикционной смазки.

Первую часть 21 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 26 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».

Система виброизоляции работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта 2 пружина 9 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытия зданий. Горизонтальные нагрузки воспринимаются маятниковым подвесом, выполненным в виде резьбовой шпильки 11, соединенной одним концом с опорным рычагом 8 для крепления виброизолируемого объекта 2, а другим - с упорной шайбой 12 и гайкой 10. За счет такой схемы выполнения маятникового подвеса обеспечивается дополнительная пространственная виброизоляция оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем координатным осям х, у, z и поворотным колебаниям вокруг этих осей).

Пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.

Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 19 и 20 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.

Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.

Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28÷34 волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1: (0,1 -1,0) 12÷19 графит 7÷48 модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15 баритовый концентрат 20÷35 тальк 1,5÷3,0

Изобретение относится к машиностроению. Система виброизоляции содержит четыре виброизолятора, установленных на основании и жестко связанных посредством болтов с опорной платформой. Каждый из виброизоляторов состоит из основания и маятникового подвеса. Маятниковый подвес содержит резьбовую шпильку, соединенную одним концом с опорным рычагом, а другим - с упорной шайбой и гайкой, связанной со втулкой, соединенной с кольцом. Во втулку упирается верхний фланец упругого элемента, помещенного в защитный кожух. Основание каждого из виброизоляторов выполнено коробчатым, включающим в себя горизонтальные опорные пластины, связанные вертикальными перегородками. Каждый из упругих элементов виброизолятора выполнен в виде пружины со встроенным демпфером. Демпфер выполнен встроенным в упругие элементы системы и расположен внутри пружинных элементов между опорными кольцами для фиксации концов пружин. Демпфер выполнен в виде гильзы, внутри которой с зазором расположен поршень с винтовыми канавками на его поверхности. Поршень соединен со штоком, установленном в крышке гильзы. В крышке гильзы закреплена уплотнительная манжета, охватывающая шток. Надпоршневые и подпоршневые полости демпфера заполнены антифрикционной смазкой. Во втулке маятникового подвеса установлена втулка из полиуретана. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система виброизоляции, содержащая, по крайней мере, четыре виброизолятора, установленных на основании и жестко связанных посредством болтов с опорной платформой для установки виброизолируемого оборудования, причем каждый из виброизоляторов состоит из основания и маятникового подвеса, выполненного в виде резьбовой шпильки, соединенной одним концом с опорным рычагом для крепления виброизолируемого оборудования, а другим - с упорной шайбой и гайкой, связанной со втулкой, соединенной с кольцом, в которую упирается верхний фланец упругого элемента, помещенного в защитный кожух, а основание каждого из виброизоляторов выполнено коробчатым, включающим в себя горизонтальные опорные пластины, связанные вертикальными перегородками, каждый из упругих элементов виброизолятора выполнен в виде пружины со встроенным демпфером, содержащей цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, а зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, демпфер выполнен встроенным в упругие элементы системы и расположен осесимметрично и коаксиально внутри пружинных элементов между опорными кольцами для фиксации концов пружин, отличающаяся тем, что демпфер выполнен в виде гильзы, внутри которой с зазором расположен поршень с винтовыми канавками на его поверхности, а поршень соединен с осесимметричным ему штоком, установленным в крышке гильзы, в которой закреплена уплотнительная манжета, охватывающая шток, при этом надпоршневые и подпоршневые полости демпфера заполнены антифрикционной смазкой, а во втулке маятникового подвеса коаксиально и осесимметрично стержню установлена втулка из эластомера, например полиуретана.

2. Система виброизоляции по п. 1, отличающаяся тем, что зазоры в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) 28÷34 волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) 12÷19 графит 7÷18, модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния 7÷15 баритовый концентрат 20÷35 тальк 1,5÷3,0